(57)【要約】【課題】ロータの永久磁石の部分的な減磁を抑制する。【解決手段】モータは、複数の積層板（43）が駆動軸の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備えている。ステータコア（30）とロータコア（41）との対向面に、ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるようにステータコア（30）側に凹部（38d）を形成し、ロータコア（41）側に凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）を形成する。ロータコア（41）の少なくとも最大径の積層板（41b）の各永久磁石（42）と径方向に対応する位置に軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）を形成する。【選択図】図６
2013046434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の積層板（33）が駆動軸（60）の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、上記ロータコア（41）の外周側において該ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備え、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との対向面には、上記ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるように上記ステータコア（30）側に凹部（38d）が形成される一方、上記ロータコア（41）側に上記凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）が形成された回転電気機械であって、
上記ロータコア（41）の少なくとも最大径の積層板（41b）には、上記各永久磁石（42）と径方向に対応する位置に軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）が形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項２】
請求項１において、
上記各スリット（45）は、上記ロータコア（41）の対応する上記永久磁石（42）よりも外周側に形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記各スリット（45）は、上記永久磁石（42）の少なくとも周方向の端部と径方向に対応するように形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項４】
請求項３において、
上記各スリット（45）は、上記永久磁石（42）の周方向の一端から他端までの全体と径方向に対応するように形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項５】
請求項４において、
上記各スリット（45）の上記永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分は、他の部分よりも幅広に形成されている
ことを特徴とする回転式電気機械。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
上記各スリット（45）は、それぞれ対応する上記貫通孔（44a）に連続して該貫通孔（44a）と一体に形成されている
ことを特徴とする回転式電気機械。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
上記ロータコア（41）には、上記各貫通孔（44a）と該各貫通孔（44a）の両側部から上記ロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって複数の溝孔（44）が形成され、
上記複数の溝孔（44）は、軸方向視において、両端部が上記ロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状となるように形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項８】
請求項７において、
上記溝孔（44）は、上記ロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップが形成されたモータ等の回転電気機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電気機械では、ロータコアとステータコアの間のギャップが軸方向に凹凸形状となる所謂立体ギャップ構造とすることで、等価的にギャップ長を短縮したのと同等の特性となる効果（等価狭ギャップ効果）を期待できることが知られている。この等価狭ギャップ効果によって、トルクを代表とするモータの各種特性の改善が期待できる（例えば、下記非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、上記所謂立体ギャップ構造の回転電気機械の中には、ロータコアに複数の永久磁石が埋め込まれた磁石埋込形のものがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】真田雅之、伊藤圭祐、森本茂雄、”等価狭ギャップ効果の高い立体ギャップ構造の開発”、２００９年、電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）Ｖｏｌ．１２９（２００９），Ｎｏ．１２  ｐ．１２２８−１２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、所謂立体ギャップ構造の回転電気機械では、ロータコアの最も径が大きい最大径部分（最も外径の大きな積層板によって形成される部分）は他の部分に比べてステータコアとの対向面積が大きくなるため、ステータの回転磁界に伴う磁束が他の部分に比べて多く侵入する。また、ロータコアが複数の積層板が軸方向に積層された積層構造を有している場合、積層板の積層方向、即ち軸方向は透磁率が低くなるため、ロータコアに侵入した磁束は径方向に流れ易くなる。そのため、立体ギャップ構造で且つ磁石埋込形のロータを有する回転電気機械では、ロータに埋め込まれた永久磁石のロータコアの最大径部分に対応する部分に、ステータによって大きな逆磁界が印加されて永久磁石が部分的に減磁するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、磁石埋込形のロータを有する所謂立体ギャップ構造の回転電気機械において、永久磁石の部分的な減磁を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアのステータによって大きな逆磁界が印加され易い部分に磁気抵抗を増大させるスリットを形成したものである。
【０００８】
第１の発明は、複数の積層板（33）が駆動軸（60）の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、上記ロータコア（41）の外周側において該ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備え、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との対向面には、上記ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるように上記ステータコア（30）側に凹部（38d）が形成される一方、上記ロータコア（41）側に上記凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）が形成された回転電気機械であって、上記ロータコア（41）の少なくとも最大径の積層板（41b）には、上記各永久磁石（42）と径方向に対応する位置に軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）が形成されている。
【０００９】
第１の発明では、ロータコア（41）の少なくとも最大径の積層板（41b）における各永久磁石と径方向に対応する位置に、軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）を形成することとした。ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）には永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の回転磁界に伴う磁束（以下、単に「逆磁束」と称する）が集中し易い。しかしながら、上記スリット（45）が形成されることによって逆磁束が流れる磁気回路中の磁気抵抗が増大することとなるため、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）に逆磁束が集中して侵入しても、永久磁石（42）に逆磁界が印加され難くなる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記各スリット（45）は、上記ロータコア（41）の対応する上記永久磁石（42）よりも外周側に形成されている。
【００１１】
第２の発明では、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）には、外周縁からステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が侵入するが、上記スリット（45）が永久磁石（42）よりも外周側に形成されているため、逆磁束がスリット（45）によって減少する。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記各スリット（45）は、上記永久磁石（42）の少なくとも周方向の端部と径方向に対応するように形成されている。
【００１３】
第３の発明では、スリット（45）は、永久磁石（42）の少なくとも周方向の端部と径方向に対応している。ここで、通常、ロータコア（41）に埋め込まれる永久磁石（42）は、径方向に着磁されて周方向の端部が中央部に比べてロータコア（41）の外周側に位置するようにロータコア（41）に埋め込まれる。そのため、ロータコア（41）に埋め込まれた永久磁石（42）の周方向の端部付近は中央部付近に比べて磁束密度が低く、また、永久磁石（42）の周方向の端部は中央部に比べてステータ（20）に近いために逆磁束によって減磁され易い。しかしながら、上述のようにスリット（45）を永久磁石（42）の少なくとも周方向の端部と径方向に対応するように形成することにより、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くなる。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、上記各スリット（45）は、上記永久磁石（42）の周方向の一端から他端までの全体と径方向に対応するように形成されている。
【００１５】
第４の発明では、各スリット（45）は、ロータコア（41）において永久磁石（42）の周方向の一端から他端までの全体と径方向に対応している。そのため、永久磁石（42）の端部だけでなく全体に逆磁界が印加され難くなる。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、上記各スリット（45）の上記永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分は、他の部分よりも幅広に形成されている。
【００１７】
第５の発明では、スリット（45）の永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分における磁気抵抗が、他の部分における磁気抵抗よりも大きくなる。上述のように、ロータコア（41）の貫通孔（44a）に挿入された永久磁石（42）の周方向の端部は、逆磁束によって減磁され易い。しかしながら、上記構成では、スリット（45）の永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分を他の部分よりも幅広に形成したため、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くなる。
【００１８】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、上記各スリット（45）は、それぞれ対応する上記貫通孔（44a）に連続して該貫通孔（44a）と一体に形成されている。
【００１９】
第６の発明では、スリット（45）が対応する貫通孔（44a）に連続して該貫通孔（44a）と一体に形成されている。
【００２０】
第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１つの発明において、上記ロータコア（41）には、上記各貫通孔（44a）と該各貫通孔（44a）の両側部から上記ロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって複数の溝孔（44）が形成され、上記複数の溝孔（44）は、軸方向視において、両端部が上記ロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状となるように形成されている。
【００２１】
第７の発明では、上述のような形状の複数の溝孔（44）により、ロータコア（41）では、各溝孔（44）に交差する方向については磁気抵抗の大きな溝孔（44）が磁束の通過を妨げる一方、各溝孔（44）に沿う方向については磁気抵抗が小さいため磁束の通過が促進される。つまり、上述のような形状の複数の溝孔（44）をロータコア（41）に形成したことにより、ロータコア（41）では、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各溝孔（44）に沿う方向に流れ易くなり、この方向に流れる磁束によって突極が形成される。この突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、上記溝孔（44）は、上記ロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されている。
【００２３】
第８の発明では、溝孔（44）がロータコア（41）の径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。
【発明の効果】
【００２４】
第１の発明によれば、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径の積層板（41b）における各永久磁石（42）と径方向に対応する位置に軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）を形成することとした。よって、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）に逆磁束が集中して侵入しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されることを抑制することができる。従って、永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止することができる。
【００２５】
また、第１の発明によれば、ロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することにより、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【００２６】
また、第２の発明によれば、ロータコア（41）においてスリット（45）を対応する永久磁石（42）よりも外周側に形成したため、スリット（45）を対応する永久磁石（42）よりも内周側に形成した場合よりも逆磁束をより減少させることができる。従って、永久磁石（42）の部分的な減磁をより防止することができる。
【００２７】
また、第３の発明によれば、スリット（45）を、少なくとも永久磁石（42）の周方向の端部に径方向に対応するように形成したため、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くして永久磁石（42）の減磁を防止することができる。また、スリット（45）を最小限の大きさに形成することにより、逆磁束以外の磁束の流れに与える影響を最小限に抑えることができる。
【００２８】
また、第４の発明によれば、スリット（45）を、永久磁石（42）の周方向の一端から他端までの全体と径方向に対応するように形成したため、永久磁石（42）全体の減磁を防止することができる。
【００２９】
また、第５の発明によれば、スリット（45）の永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分を他の部分よりも幅広に形成したため、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くして永久磁石（42）の減磁を防止することができる。
【００３０】
また、第６の発明によれば、スリット（45）を、対応する貫通孔（44a）に連続して該貫通孔（44a）と一体に形成することとしている。ここで、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）を形成する際に、スリット（45）が貫通孔（44a）と別個に形成されている場合、スリット（45）の幅の最小値は金型の加工精度によって決まる。しかしながら、上記構成によれば、スリット（45）が対向する貫通孔（44a）と一体に形成されているため、高い精度でスリット（45）及び貫通孔（44a）の幅をコントロールすることができる。
【００３１】
また、第７及び第８の発明によれば、ロータコア（41）に上記複数の溝孔（44）を形成したことによってリラクタンストルクが発生する。そのため、上述のようにロータコア（41）にスリット（45）を形成したことによる総トルク（マグネットトルクとリラクタンストルクとの和）の低下率を低減することができる。
【００３２】
特に、第８の発明によれば、溝孔（44）がロータコアの径方向に複数ずつ形成されているため、径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。従って、ロータコア（41）にスリット（45）を形成したことによる総トルクの低下率をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るモータを適用した電動圧縮機の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態１のロータ及びステータの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、分割ステータコアの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ロータの斜視図である。
【図５】図５は、ロータコアの側面図である。
【図６】図６は、ステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、ロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係るモータにおけるステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、実施形態３に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図１０】図１０は、実施形態４に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施形態５に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図１２】図１２は、実施形態６に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図１３】図１３は、実施形態７に係るモータにおけるステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態７に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【図１５】図１５は、その他の実施形態に係るモータにおけるロータコアの最大径の積層板の一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３５】
《発明の実施形態１》
〈概要〉
図１は、本発明の実施形態１に係るモータ（1）を適用した電動圧縮機（100）の構成を模式的に示す縦断面図である。上記モータ（1）は、回転電気機械であり、ステータ（20）、ロータ（40）及び駆動軸（60）を備え、例えば、空気調和機に用いる電動圧縮機（100）のケーシング（70）に収容されている。上記モータ（1）は、所謂ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、本実施形態では電動圧縮機（100）内の圧縮機構（80）を駆動する。
【００３６】
なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（60）の軸心の方向をいい、径方向とは前記軸心と直行する方向をいう。また、外周側とは前記軸心からより遠い側をいい、内周側とは前記軸心により近い側をいう。また、積層位置とは、積層板（後述）の軸方向の位置をいう。
【００３７】
〈ステータ〉
図２は、本実施形態１のロータ（40）及びステータ（20）の構成を示す平面図である。ステータ（20）は、図２に示すように、円筒状のステータコア（30）とコイル（32）を備えている。本実施形態１のステータコア（30）は、３つの分割ステータコア（31）で形成されている。図３は、分割ステータコア（31）の構成を示す斜視図である。それぞれの分割ステータコア（31）は、複数の積層板（33）を軸方向に積層して該積層板（33）を互いに固定した積層コアである。上記分割ステータコア（31）は、積層板（33）同士が互いに部分的に固定されている。なお、本実施形態１では、複数の積層板（33）は、電磁鋼板によって構成されている。
【００３８】
上記各分割ステータコア（31）は、図３に示すように、複数のティース部（34）とコアバック部（35）と歯先部（36）とを備えている。上記各ティース部（34）は、分割ステータコア（31）において径方向に伸びる部分である。上記ティース部（34）には、コイル（32）が巻回される（図２参照）。また、上記コアバック部（35）は、円弧状に形成され、各ティース部（34）を該ティース部（34）の外周側で連結している。上記各ティース部（34）の間の空間が、コイル（32）が収容されるコイル用スロット（37）である。この例では、１つの分割ステータコア（31）には、１２個のコイル用スロット（37）がある。
【００３９】
上記歯先部（36）は、それぞれのティース部（34）の内周側に連なる部分である。上記歯先部（36）は、平面視が四辺形であり、ティース部（34）よりも幅が広く形成されている。
【００４０】
上記ステータコア（30）は、円筒状のコア本体（30a）の内周側面に３条の凹部（38d）が形成された凹凸構造に構成されている。つまり、上記歯先部（36）は、図３に示すように、３条の凹部（38d）が形成されている。以下では分割ステータコア（31）の凹凸構造部分をステータ側凹凸部（38）という。つまり、上記ステータコア（30）は、円筒状のコア本体（30a）の内側面に径方向内側に凹む凹部（38d）が形成されている。そして、上記ステータ側凹凸部（38）は、第１頂面（38a）と第２頂面（38b）と底面（38c）とを有している。このようなステータ側凹凸部（38）は、積層板（33）の積層位置に応じて、積層板（33）の歯先部（36）の形状（直径）を変化させることで形成されている。
【００４１】
上記コイル（32）は、所謂分布巻きに構成され、各ティース部（34）に巻回されている（図２を参照）。このコイル（32）に所定の電力を供給することで、ステータ（20）に回転磁界が発生する。
【００４２】
〈ロータ〉
図４は、上記ロータ（40）の斜視図である。上記ロータ（40）は、同図に示すように、ロータコア（41）と、複数の永久磁石（42）（この例では１８つ）を備えている。上記ロータコア（41）は、複数の積層板（43）を軸方向に積層して該積層板（43）を互いに固定した積層コアであり、円筒状に形成されている。そして、上記ロータコア（41）の積層板（43）は、互いに固定されている。なお、本実施形態１では、複数の積層板（43）は、電磁鋼板によって構成されている。
【００４３】
上記ロータコア（41）の中心には、駆動軸（60）を挿入する軸穴（47）が形成されている。また、上記ロータコア（41）には、永久磁石（42）を埋め込むための複数の磁石用スロット（44）が形成されている。本実施形態１では、平面視において長さの異なる３種の磁石用スロット（44）がロータコア（41）の外周側から内周側に向かって順に長さが長くなるように配列されている。また、この径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）を１組とした磁石用スロット（44）の組が軸穴（47）の軸心回りに６０°ピッチに配置されている。つまり、本実施形態１では、ロータコア（41）に、長さの異なる３種の磁石用スロット（44）の組が６つ、計１８つの磁石用スロット（44）が形成されている。
【００４４】
上記各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）を軸方向に貫通するように形成されている。また、各磁石用スロット（44）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置し且つ径方向内側に突出したアーチ形状になるように形成されている。また、ロータコア（41）の径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）の外周側には、各磁石用スロット（44）に沿う壁部（41c）が形成されている。また、各磁石用スロット（44）の両端部と各積層板（43）の外周縁との間には、各積層板（43）において各磁石用スロット（44）の内周側と外周側とを繋ぐブリッジ部（41d）が形成されている。
【００４５】
永久磁石（42）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、磁石用スロット（44）の中央付近の貫通孔部（44a）に保持されている。この永久磁石（42）の全長は、磁石用スロット（44）の全長よりも短く、各磁石用スロット（44）の両端部分には、永久磁石（42）を収容した状態で空隙部（44b）がそれぞれ形成されている。つまり、上記各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）を軸方向に貫通して永久磁石（42）を埋め込むための貫通孔部（44a）と、該貫通孔部（44a）の両側部からロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって形成されている。
【００４６】
図５は、上記ロータコア（41）の側面図である。該ロータコア（41）は、図５に示すように、円筒状のコア本体（41a）の外周側面に３条の凸部（46d）が形成された凹凸構造に構成されている。以下ではロータコア（41）の凹凸構造部分をロータ側凹凸部（46）という。つまり、上記ロータコア（41）は、円筒状のコア本体（41a）の側面に径方向外側に突出する凸部（46d）が形成されている。そして、上記ロータ側凹凸部（46）は、図５に示すように、第１頂面（46a）と第２頂面（46b）と底面（46c）とが形成されている。上記ロータ側凹凸部（46）は、積層板（43）の積層位置に応じて、積層板（43）の形状（直径）を変化させることで形成されている。
【００４７】
図６は、ステータ（20）とロータ（40）との対向部分を拡大して示す断面図である。図６に示すように、ステータ（20）とロータ（40）とは、上記ロータ（40）の凸部（46d）がステータ（20）の凹部（38d）に嵌り込むように配置されている。そして、ロータコア（41）の第１頂面（46a）と分割ステータコア（31）の底面（38c）、ロータコア（41）の第２頂面（46b）と分割ステータコア（31）の第２頂面（38b）、ロータコア（41）の底面（46c）と分割ステータコア（31）の第１頂面（38a）がそれぞれ対向する。これにより、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との間には、径方向及び軸方向のギャップ（立体ギャップ）が凹凸形状に形成されている。なお、本実施形態１では、上記ギャップ（G）の大きさは、径方向、軸方向ともに０．３ｍｍに設定されている。
【００４８】
また、図６に示すように、ロータコア（41）の外径が最も大きい積層板（43）によって形成される各最大径部分（41b）には、永久磁石（42）と径方向に対応する位置にスリット（45）が形成されている。該スリット（45）は、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さと等しくなるように構成されている。また、図７に示すように、スリット（45）は、最大径部分（41b）において最外径にある永久磁石（42）より外周側に形成され、永久磁石（42）を埋め込まれた磁石用スロット（44）に沿うように形成されている。つまり、スリット（45）は、平面視において、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置し且つ径方向内側に突出したアーチ形状になるように形成されている。また、スリット（45）は、幅（径方向の長さ）が各磁石用スロット（44）の幅（径方向の長さ）よりも小さくなるように形成されている。
【００４９】
−運転動作−
上記コイル（32）に所定の電力を供給すると、ステータ（20）に回転磁界が発生し、ロータ（40）が回転する。このロータ（40）の回転によって圧縮機構（80）が駆動する。
【００５０】
特に、上記モータ（1）は、ステータ（20）とロータ（40）との間のギャップ（G）が凹凸形状に形成されているため、ギャップ（G）が凹凸形状に形成されない場合に比べてステータ（20）とロータ（40）との対向面積が飛躍的に増大し、等価的にギャップ長を短縮したのと同等の特性が発揮され、この等価狭ギャップ効果によって、トルクを代表とするモータ（1）の各種特性が改善されている。
【００５１】
具体的には、ステータ（20）のコイル（32）に電力が供給されて回転磁界が発生すると、該回転磁界の極とロータ（40）の永久磁石（42）の磁極との吸引及び反発によってマグネットトルクが発生する。また、ステータ（20）の回転磁界による極とロータ（40）の突極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。上記マグネットトルクとリラクタンストルクとによってロータ（40）が回転する。
【００５２】
ところで、図７に示すように、上記ロータコア（41）では、各磁石用スロット（44）に交差する方向については磁気抵抗の大きな磁石用スロット（44）が磁束の通過を妨げる一方、各磁石用スロット（44）に沿う方向には磁気抵抗が小さい壁部（41c）が磁束の通過を促進することにより、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れ易くなる。この各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図７の実線矢印）により、ロータコア（41）の各壁部（41c）の両端部に突極が形成され、該突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００５３】
ここで、本実施形態１のモータ（1）では、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）に永久磁石（42）が挿入されている。この永久磁石（42）の磁束の一部は、ステータ（20）に向かわずにブリッジ部（41d）に漏れて短絡する（図７の破線矢印）。この永久磁石（42）の漏れ磁束によって、各ブリッジ部（41d）では磁気飽和するため、ステータ（20）の回転磁界によってロータコア（41）の各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図７の実線矢印）がブリッジ部（41d）方向に漏れなくなる。つまり、永久磁石（42）の漏れ磁束によってブリッジ部（41d）が磁気飽和するために、リラクタンストルクを発生させる磁束の漏れが抑制される。これにより、ステータ（20）の回転磁界によって効率よくリラクタンストルクが発生することとなる。
【００５４】
また、本実施形態１のモータ（1）は、上述のように所謂立体ギャップ構造に構成されている。図６に示すように、ロータコア（41）の最大径の積層板部分、即ち最大径部分（41b）は他の部分に比べてステータコア（30）との対向面積が大きい。そのため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）には、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が他の部分に比べて多く侵入する（図６の矢印参照）。また、ロータコア（41）は、複数の積層板（43）が軸方向に積層された積層構造に構成されている。積層板（43）の積層方向、即ち軸方向は透磁率が低いため、ロータコア（41）に侵入したステータ（20）の回転磁界に伴う磁束は径方向に流れ易くなる。そのため、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）に挿入された永久磁石（42）のロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分には、ステータ（20）によって大きな逆磁界が印加されて永久磁石（42）が部分的に減磁するおそれがある。
【００５５】
しかしながら、本実施形態１のモータ（1）では、ステータ（20）の回転磁界による磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径の積層板部分（最大径部分）（41b）における各永久磁石（42）と径方向に対応する位置にスリット（45）を形成することとした。そのため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中して侵入しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加され難くなる。
【００５６】
−実施形態１の効果−
実施形態１によれば、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径の積層板（41b）における各永久磁石（42）と径方向に対応する位置に軸方向に貫通して周方向に延びるスリット（45）を形成することとした。よって、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）に逆磁束が集中して侵入しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されることを抑制することができる。従って、永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止することができる。
【００５７】
また、実施形態１によれば、ロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することにより、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【００５８】
また、実施形態１によれば、ロータコア（41）においてスリット（45）を対応する永久磁石（42）よりも外周側に形成したため、スリット（45）を対応する永久磁石（42）よりも内周側に形成した場合よりも逆磁束をより減少させることができる。従って、永久磁石（42）の部分的な減磁をより防止することができる。
【００５９】
また、実施形態１によれば、スリット（45）を、永久磁石（42）の周方向の一端から他端までの全体と径方向に対応するように形成したため、永久磁石（42）全体の減磁を防止することができる。
【００６０】
また、実施形態１によれば、ロータコア（41）に上記複数の溝孔（44）を形成したことによってリラクタンストルクが発生する。そのため、上述のようにロータコア（41）にスリット（45）を形成したことによる総トルク（マグネットトルクとリラクタンストルクとの和）の低下率を低減することができる。
【００６１】
特に、実施形態１によれば、溝孔（44）がロータコアの径方向に複数ずつ形成されているため、径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。従って、ロータコア（41）にスリット（45）を形成したことによる総トルクの低下率をより低減することができる。
【００６２】
《発明の実施形態２》
実施形態２に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図８に示すように、実施形態２では、スリット（45）がロータコア（41）の最大径部分（41b）以外の部分にも形成されている。言い換えると、スリット（45）は、ロータコア（41）を軸方向に貫通するように形成されている。このような構成によれば、永久磁石（42）の減磁をより抑制することができる。
【００６３】
《発明の実施形態３》
上記各実施形態では、スリット（45）は、最外径にある永久磁石（42）より外周側に形成されていたが、スリット（45）の形成位置はこれに限られず、ロータコア（41）の少なくとも最大径部分（41b）において各永久磁石（42）にそれぞれ対応するように少なくとも１つずつ設けられていればよい。そこで、実施形態３では、図９に示すように、スリット（45）を最内径にある永久磁石（42）より内周側に形成している。このような形態によっても、逆磁束が流れる磁気回路中の磁気抵抗が増大するため、永久磁石（42）の減磁を抑制することができる。なお、スリット（45）は、径方向に並ぶ永久磁石（42）の間に形成されていても勿論よい。
【００６４】
《発明の実施形態４》
実施形態４に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図１０に示すように、実施形態４では、スリット（45）が、永久磁石（42）の周方向の両端部と径方向に対応するように形成され、永久磁石（42）の中央部と径方向に対応する箇所には形成されていない。
【００６５】
ここで、通常、ロータコア（41）に埋め込まれる永久磁石（42）は、径方向に着磁されて周方向の端部が中央部に比べてロータコア（41）の外周側に位置するようにロータコア（41）に埋め込まれる。そのため、ロータコア（41）に埋め込まれた永久磁石（42）の周方向の端部付近は中央部付近に比べて磁束密度が低く、また、永久磁石（42）の周方向の端部は中央部に比べてステータ（20）に近いために逆磁束によって減磁され易い。しかしながら、上述のようにスリット（45）を永久磁石（42）の少なくとも周方向の端部と径方向に対応するように形成することにより、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くなる。そのため、上述のようにスリット（45）を少なくとも永久磁石（42）の周方向の端部に径方向に対応するように形成することにより、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くして永久磁石（42）の減磁を防止することができる。また、スリット（45）を最小限の大きさに形成することにより、逆磁束以外の磁束の流れ（図７の実線矢印を参照）に与える影響を最小限に抑えることができる。従って、大きなリラクタンストルクを発生させることができる。
【００６６】
《発明の実施形態５》
実施形態５に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図１１に示すように、実施形態５では、スリット（45）の永久磁石（42）の周方向の両端部と径方向に対応する部分が他の部分よりも幅広に形成されている。このように形成することにより、スリット（45）の永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分における磁気抵抗が、他の部分における磁気抵抗よりも大きくなる。
【００６７】
ここで、一般に、永久磁石（42）では、中央部から端部に向かう程磁束密度が減少する。そのため、ロータコア（41）の貫通孔部（44a）に挿入された永久磁石（42）の周方向の端部は、逆磁束によって減磁され易い。そのため、上述のようにスリット（45）の永久磁石（42）の周方向の端部と径方向に対応する部分を他の部分よりも幅広に形成することにより、逆磁束によって減磁され易い永久磁石（42）の周方向の端部に逆磁界が印加され難くして永久磁石（42）の減磁を防止することができる。
【００６８】
《発明の実施形態６》
実施形態６に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図１２に示すように、実施形態６では、スリット（45）が２つ形成されている。このような構成によれば、永久磁石（42）の減磁をより抑制することができる。
【００６９】
《発明の実施形態７》
実施形態７に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図１３及び図１４に示すように、実施形態７では、スリット（45）が対応する貫通孔部（44a）に連続して該貫通孔部（44a）と一体に形成されている。つまり、実施形態７では、スリット（45）が対応する永久磁石（42）を埋め込むための磁石用スロット（44）と一体に形成されている。なお、図１３では、説明の便宜上、永久磁石（42）を抜いた状態を図示している。
【００７０】
具体的には、図１３に示すように、スリット（45）は、本実施形態においても、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さと等しくなるように構成されている。また、図１４に示すように、スリット（45）は、最大径部分（41b）において最外径にある永久磁石（42）が保持された貫通孔部（44a）の外周側に該貫通孔部（44a）に連続するように形成され、幅（径方向の長さ）が各磁石用スロット（44）の幅（径方向の長さ）よりも小さくなるように形成されている。
【００７１】
実施形態７によれば、スリット（45）を、対応する貫通孔部（44a）に連続して該貫通孔部（44a）と一体に形成することとしている。ここで、ロータコア（41）の最大径の積層板（41b）を形成する際に、スリット（45）が貫通孔部（44a）と別個に形成されている場合、スリット（45）の幅の最小値は金型の加工精度によって決まる。しかしながら、上記構成によれば、スリット（45）が対向する貫通孔部（44a）と一体に形成されているため、高い精度でスリット（45）及び貫通孔部（44a）の幅をコントロールすることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、スリット（45）は、実施形態１と同様の形状に形成されていたが、スリット（45）は、実施形態２乃至５と同様の形状に形成されて貫通孔部（44a）と一体に形成されたものであってもよい。そのような場合であっても、上述の各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７３】
〈その他の実施形態〉
上記各実施形態では、スリット（45）は、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さと等しくなるように構成されていたが、スリット（45）の軸方向長さはこれに限られない。例えば、スリット（45）は、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）より僅かに長いものであってもよい。
【００７４】
また、上記実施形態１乃至５及び７では、ロータコア（41）には、径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）を１組とした磁石用スロット（44）の組に対し、１つのスリット（45）が１組の磁石用スロット（44）の外周側又は内周側に形成されていた。また、実施形態６では、ロータコア（41）には、１組の磁石用スロット（44）に対し、２つのスリット（45）が１組の磁石用スロット（44）の外周側に形成されていた。しかしながら、スリット（45）の径方向の個数及び位置は上述のものに限られない。例えば、スリット（45）は、径方向に３つ以上設けられていてもよく、また、１組の磁石用スロット（44）の外周側でなく、各磁石用スロット（44）の間に形成されていてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、ロータコア（41）には、径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）を１組とした磁石用スロット（44）の組が軸穴（47）の軸心回りに６０°ピッチに６組形成されていた。しかしながら、磁石用スロット（44）の個数及び配列は上述のものに限られない。例えば、磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の径方向に１つずつ設けられていてもよく、ロータコア（41）の径方向に２つ又は４つ以上配列されていてもよい。また、磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の軸穴（47）の軸心回りに４５°ピッチに４組形成してもよく、ロータコア（41）の軸穴（47）の軸心回りに２２．５°ピッチに８組形成してもよい。
【００７６】
上記各実施形態では、各磁石用スロット（44）は、各積層板（43）の平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出したアーチ形状になるように形成されていた。しかし、各磁石用スロット（44）は、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状であればアーチ形状でなくてもよい。例えば、図１５に示すように、各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の径方向と直交する方向に延びる周方向部と、該周方向の両端からロータコア（41）の径方向に延びる径方向部とを備えるように構成されていてもよい。各磁石用スロット（44）が上述のように構成された場合であっても、ロータコア（41）では、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れ易くなり、この各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図１５の実線矢印）により、ロータコア（41）の各壁部（41c）の一端部（図１５の実線矢印の矢側の端部）に突極が形成され、該突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００７７】
上記各実施形態では、ステータコア（30）及びロータコア（41）のそれぞれを構成する複数の積層板（33,43）は、電磁鋼板によって構成されていた。しかしながら、複数の積層板（33,43）は、粉末状の強磁性体を板状に圧縮形成したものであってもよい。
【００７８】
また、上記各実施形成では、コイル（32）は所謂分布巻きに構成していたが、上記コイル（32）は、所謂集中巻きに構成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態は、回転電気機械としてモータを構成したが、本発明の回転電気機械は、発電機であってもよい。
【００８０】
また、上記各実施形態では、本発明の回転電気機械を電動圧縮機に適用していたが、本発明に係る回転電気機械は、電動圧縮機の他、電気自動車やプラグインハイブリッド車等に適用することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップが形成されたモータ等の回転電気機械について有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１      モータ（回転電気機械）
２０      ステータ
３０      ステータコア
３３      積層板
３８      ステータ側凹凸部
３８ｄ    凹部
４０      ロータ
４１      ロータコア
４１ｂ    最大径部分（最大径の積層板）
４２      永久磁石
４３      積層板
４４      磁石用スロット（溝孔）
４４ａ    貫通孔部（貫通孔）
４４ｂ    空隙部
４５      スリット
４６      ロータ側凹凸部 
４６ｄ    凸部
６０      駆動軸
【図１】
2013046434.tif 000003
【図２】
2013046434.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013046434.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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